實驗室電路自動化控制及斷電報警裝置設計

摘 要：本論文主要設計了了一種電路自動化控制及斷電報警裝置，該裝置能夠實現實驗室電路設備的自動報警、切換電源和自動化控制，報警裝置能夠在沒有實驗人員干預的情況下，實驗人員可以實時掌握實驗室電路設備的運行情況、運行狀態等，該裝置的使用，節約了實驗室的運行成本，降低了實驗室運維工作人員的工作強度，實現了實驗室的遠程控制，達到實驗室自動化控制的目的，節約了實驗室的資源。

關鍵詞：實驗室電路；自動化控制；斷電報警；裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.090

1 引言

實驗室電路管理是實驗室管理的關鍵，電路設施是每一個實驗室的基礎部分，近年來，我國實驗室的發展水平不斷提高，供電設施標準不斷再完善，在電路的管理過程中也需要及時對其進行完善，在不同時間段和不同線路采用分別控制的方式，以便節約設備的用電，但是有些實驗室因其特殊要求，需要為電路設施提供穩定的電源，避免因停電而造成經濟損失或者事故[1]。就目前而言，供電設備的報警和控制供電是分別安裝的，一般情況下，供電設備的控制裝置包括人工控制方式、感應控制方式和定時控制方式等；報警設備則包括采集信號、電路的識別、電路等，報警器的信息大部分來源于電壓或者電流，在這種情況下，如果電流出現斷電的情況，報警器則不會發出報警信息。

2 技術方案

該裝置中主要由信號采集模塊、電源供給模塊、控制模塊、預備電源模塊和信號輸出模塊組成，控制模塊中主要由CPU、主控電路和按鍵組成，分線路的斷電和供電是由CPU控制，該控制信號是通過主控電流進行傳輸。信號采集模塊主要由上電狀態電線偵測模塊、采集電壓子模塊和斷電狀態電線偵測模塊組成，信號輸出模塊由窗口顯示電路和收發短信電路組成，信號采集模塊輸入的偵測信號是由CPU來監控和處理的，窗口顯示電路和GSM收發短信電路將處理完成后的信號輸出，來達到無線或者有線報警的目的，以便相關人員能夠準確無誤地了解實驗設備情況。控制模塊則由時鐘電路組成，在該模塊中，能夠實現對不同線路的分時控制。預備電源模塊主要負責設備在斷電情況下，自動切換到供電電源。電壓采集模塊主要由配電箱輸入電壓采集功能和負載電線電壓采集功能組成 [2]。

3 應用方式

在供電系統能夠穩步工作時，采用放電電流進行檢查，該方法是通過交流無源傳感器產生的放電電流來進行檢查，在供電系統沒有任何短路和短路的正常運行情況下，通過CPU采集放電電流，使用電流互感器采集該放電電流，切該放點電流在正常范圍之內，以便實現對供電設備的監控，如果有電路電纜破壞或者斷開的情況下，此時在電纜末端，使用交流無源傳感器不能產生正常值范圍的不放電電流，因此CPU就采集不到正常值范圍內的檢測電流，此時電流互感器將該信號被傳輸到將該信號送至CPU，CPU立刻做出換電路的指示，同時將該信號發送至實驗室工作人員，該信號的發送是通過GSM短信收發電路來實現的，而且也可以將該信號顯示到液晶顯示器上。該裝置的實現，不需要人員干預，能夠在沒有實驗室工作人員在現場的情況下，了解實驗室電路的運行情況，保證了實驗室的安全，節省了實驗室運行成本，實現實驗室智能化管理。

遠程控制的實施方案：當天氣出現異常時，相關管理人員采用手機發送短信的形式，將指令發送給系統GSM短信模塊，當控制器的CPU收到該短信時，對其分析，通過分析的結果來判斷是打開還是關閉設備電源，以便實現對該轉正的遠程操作。

備用電的管理實施方案：首先將UPS智能電源配備到系統中，使用鋰離子電池（可充電）作為備用電源，UPS智能電源會在突然斷電或者系統遭受到外力破壞時自動啟動供電，該電源能夠保證設備工作4小時，及其以上，同時能夠對供電端計時和狀態進行持續檢測，將監測到的報警信息以短信的形式發送。

報警設備的管理實施方案：在正常情況下，實驗室的電路設置是不會發出報警信息的，一旦報警器所監測的信息超出正常范圍是，報警器則發出報警信息，當電路設備發生斷路、短路、著火等情況是，報警器立刻給出報警信息，該報警信息通過GSM短信功能模塊發送到實驗室管理人員手機上或者電腦顯示器上，此時實驗室工作人員則立刻采取相應措施進行管理，保證實驗室的安全。

4 小結

本文對實驗室電路自動化控制及斷電報警裝置進行了設計，該裝置通過CPU來實現對主控和備用電路的控制，不僅能夠完成電路的自動控制工作和開關操作，而且也能夠實現人工控制，人工控制是通過后臺所發出的信號來實現的，同時也能夠實現遠程控制，遠程控制是通過發送短信的方式來實現的，該裝置實現了智能化的管理。

當該備用電池在突然斷電或者系統遭受到外力破壞時，能夠可自動啟動供電系統，當該實驗室的電路設施遭到給發使用時，則會發出報警信號，同時將監測到的報警信息以短信的形式發送。

參考文獻：

[1]程心，解光軍，呂洪君，梁華國.以集成電路設計實驗室為例淺談高校實驗室建設[J].實驗室科學，2014，17（06）：145-146+149.

[2]李悅，楊海明，楊國志，任小青.報警電路的設計與仿真[J].信息技術，2014（01）：95-97.

作者簡介：王壽江（1988-），男，本科，助理工程師，從事電氣方面的研究。